一种石墨烯导热管的制作方法

1.本实用新型属于石墨烯应用技术领域，具体涉及一种石墨烯导热管。


背景技术：

2.石墨烯是一种新兴材料，因具有良好的导热、导电以及光学等性能，而受到工业界和学术界广泛的关注。在工业生产、学术研究中，时常都会用到导热管，用于热量的传导等。现有导热管应用中，为了提升其导热性能，研究者们最多的就是直接整体替换导热管的材料，但在一些高要求应用场景中，简单替换整体材料，其能达到的效果也不尽人意。
3.随着石墨烯产业的发展，研究者们想到了将石墨烯应用到导热管中。由于石墨烯本身的性能，以目前的技术，无法直接做成纯的石墨烯导热管，最直接的方式就是在现有导热管的外壁上喷涂一层石墨烯。然而，由于管壁是曲面，喷涂不好操作，要么会造成石墨烯的浪费，要么就会喷涂不均匀，而且直接将石墨烯喷涂在导热管的管壁上，容易导致石墨烯涂层脱落或受到损坏。
4.现有技术中，为了避免石墨烯涂层脱落或对石墨烯涂层起到一定的保护作用，也有研究者将现有导热管挤压，使得管壁上形成一些凹槽，再将石墨烯喷涂于凹槽内，该凹槽可以对石墨烯涂层起到一定保护和固定的作用。然而，这样的结构及制作方式，管的内壁会形成一些相应的凸起，而当导热管用于流体的流通时，这些凸起会对流体形成阻力，影响流体的流通，进而影响导热管的整个使用效果。而且对于向管壁上的凹槽内进行喷涂，难度会更大。


技术实现要素：

5.本实用新型意在提供一种石墨烯导热管，该导热管导热性好，且使用稳定，寿命长。
6.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案，一种石墨烯导热管，导热管的管壁由外至内依次包括内管层、导热胶层、石墨烯层和外管层；所述石墨烯层采用喷涂或旋涂的方式设置于外管层内侧，所述外管层和石墨烯层为平面层包裹于导热胶层外侧，且平面层两端接口处有焊缝，所述石墨烯层与内管层通过导热胶层连接。
7.本技术方案中：内管层是完整的管状，是整个导热管的支撑主体。导热胶层本身具有较好的导热性能，起到连接石墨烯层和内管层的作用，增加整个导热管的强度及稳定性，避免石墨烯层和内管层脱落，而且相较于直接将石墨烯层包裹于内管层上而言，导热胶层可以填充石墨烯层和内管层之间的间隙，避免因间隙的存在而降低导热管的导热性能。石墨烯本身具有良好的导热性，同等情况下，石墨烯层的引入可以提升整个导热管的导热性能。外管层提供了石墨烯层的载体，而且可以起到保护石墨烯层的作用。
8.本技术方案相对于现有导热管而言，具有如下优势或效果：
9.1、本方案引入了石墨烯层，导热管的整个导热性能好；
10.2、本方案的石墨烯层位于管壁内部，不易损坏或脱落，使用稳定性好，寿命长；
11.3、本方案在保证石墨烯层不易损坏或脱落的同时，保证了导热管内壁的光滑性，避免导热管内壁形成凸起，影响流体的流通，影响导热管的使用；
12.4、本方案中，外管层和石墨烯层为平面层包裹于导热胶层外侧，即成型之前，外管层的表面为平面，石墨烯层通过喷涂或旋涂的方式设置于平面的外管层上，此方式让整个石墨烯层的制备更容易，而且可以减少制备时石墨烯的浪费；焊缝将平面层两端的接口连接，使得外管层形成一个完整的管状，保证了导热管的强度和使用稳定性。
13.进一步，所述石墨烯层内侧设有若干第一石墨烯凸起，第一石墨烯凸起嵌设于导热胶层内。
14.有益效果：如此增加石墨烯层与导热胶层的接触面积，增加两者的连接稳定性。
15.进一步，所述若干第一石墨烯凸起排布成若干圆周，相邻圆周内的第一石墨烯凸起交错分布。
16.有益效果：相较于规律的阵列排布而言，此种排布方式使石墨烯层与导热胶层的连接更稳定，也减小导热胶层未凝固时，两者打滑的可能性。
17.进一步，所述外管层内侧设有若干凹槽，石墨烯层外侧设有若干第二石墨烯凸起，若干第二石墨烯凸起分别嵌设于若干凹槽内。
18.有益效果：如此设计增大石墨烯层与外管层的接触面积，一方面增加两者的连接稳定性，另一方面，也增大石墨烯层发挥作用的空间，进一步提升导热管的导热性能。
19.进一步，所述若干凹槽和若干第二石墨烯凸起均为与导热管同轴的环状。
20.有益效果：如此设计即在外管层还是平面状时，凹槽为条状，这样有利于第二石墨烯凸起在凹槽内的喷涂或旋涂，同等情况下，降低导热管的制备难度。
21.进一步，所述内管层的外侧缠绕有金属丝，金属丝嵌设于导热胶层内。
22.有益效果：如此增加内管层与导热胶层的连接强度。
23.进一步，所述金属丝呈螺旋缠绕。
24.有益效果：相较于多根单独的环状金属丝而言，螺旋缠绕的金属丝呈一个整体，分布于内管层上，环与环之间相互牵制，进一步增加内管层与导热胶层的连接强度。
25.进一步，所述金属丝与内管层焊接。
26.有益效果：将金属丝与内管层固定，避免了金属丝与内管层打滑，保证了金属丝作用的发挥，进一步增加了内管层与导热胶层的连接强度。
附图说明
27.图1为本实用新型实施例一种石墨烯导热管的剖视示意图；
28.图2为本实用新型实施例中石墨烯层展开时的外侧示意图；
29.图3为本实用新型实施例中石墨烯层展开时的内侧示意图。
具体实施方式
30.下面通过具体实施方式进一步详细说明。
31.需要理解的是，在具体实施方式的描述中，术语“纵向”、“横向”、“竖向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不
是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
32.说明书附图中的附图标记包括：外管层1、石墨烯层2、导热胶层3、内管层4、第二石墨烯凸起5、第一石墨烯凸起6、钢丝7。
33.一种石墨烯导热管，如图1所示，导热管的管壁由外至内依次包括内管层4、导热胶层3、石墨烯层2和外管层1。
34.内管层4、外管层1均为钢材制成，内管层4为一体成型的、完整的管体。内管层4的外侧呈螺旋缠绕有钢丝7，钢丝7分布于整个内管层4的外侧，钢丝7与内管层4的外侧通过点焊连接。导热胶层3通过涂抹的方式形成于内管层4的外侧，将整个内管层4的外侧包裹，且使得钢丝7嵌设于导热胶层3内。
35.外管层1和石墨烯层2为平面层包裹于导热胶层3外侧，且平面层两端接口处有焊缝。平面的外管层1内侧有若干相互平行的条状的凹槽，石墨烯层2通过喷涂或旋涂的方式（本实施例采用旋涂的方式）设置于外管层1内侧，将整个外管层1内侧覆盖，且石墨烯还将条状的凹槽填充，形成条状的第二石墨烯凸起5，如图2所示。另外，石墨烯层2的内侧旋涂上若干第一石墨烯凸起6，第一石墨烯凸起6排布成若干行，相邻行之间的第一石墨烯凸起6交错分布，如图3所示。将带有石墨烯层2的外管层1包裹于导热胶层3外侧后，导热胶层3将石墨烯层2与内管层4连接，且第一石墨烯凸起6嵌设于导热胶层3内，若干第一石墨烯凸起6排布形成若干圆周，相邻圆周内的第一石墨烯凸起6交错分布，而若干条状的凹槽和第二石墨烯凸起5也形成与导热管同轴的环状。
36.本实施例的石墨烯导热管在制作时，先于内管层4外侧螺旋缠绕上钢丝7，将钢丝7与内管层4外侧相贴处点焊连接，备用；于带有凹槽的平面外管层1内侧上通过旋涂的方式设置石墨烯层2，并设置第一石墨烯凸起6；待石墨烯层2定型固化后，于内管层4外侧涂抹导热胶，将整个内管层4外侧覆盖，形成导热胶层3，再将带有石墨烯层2的外管层1包裹于导热胶层3外侧，第一石墨烯凸起6嵌设于导热胶层3内；待整体固化后，将平面层的两端接口处焊接。
37.对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型技术方案构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本专利实施的效果和专利的实用性。